本发明专利技术公开了制造半导体发光元件的方法。该方法包括：电容测量步骤，其中在形成p型电极和n型电极后，电容测量部分测量p型电极和n型电极之间的电容；杂质浓度分布计算步骤，其中杂质浓度分布计算部分从测量的电容计算杂质浓度分布；以及第一杂质浓度分布控制步骤，其中第一杂质浓度分布控制部分通过控制MOCVD部分而控制，使得在下一批次或基板中形成发光层时可获得最大发光输出，以所计算的杂质浓度分布的最小值作为特征量。根据本发明专利技术，可抑制设计掺杂浓度和深度方向上浓度分布的制造差异（生产波动），并且可改善且稳定发光输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及诸如绿、蓝或紫外区域的氮化物化合物半导体发光元件的半导体发光元件及其制造方法，以及在该半导体发光元件的制造方法中采用的半导体发光元件的制造系统。
技术介绍
传统上，在该类型的传统氮化物半导体发光元件中，氮化物化合物半导体发光元件广泛地用作绿、蓝或紫外区域的半导体发光元件。然而，除了发光强度外，还存在进一步改善氮化物化合物半导体发光元件的各种特性上的空间。具体而言，在静电放电的阈值电压方面，期望氮化物化合物半导体发光元件比镓或砷基半导体发光元件或铟或磷基半导体发光元件明显更便宜且在静电放电阈值电压上有较大改善。这里，为了 改善传统氮化物半导体发光元件的发光输出，下面引用的参考文献I 和2中描述了有关有源层(发光层)掺杂的各种结构的建议。专利文献I描述了有源层通过顺序层叠非掺杂InGaN量子阱层和掺杂有η型杂质的GaN势垒层形成。此外，描述了掺杂有η型杂质的该GaN势垒层在与上述InGaN量子阱层相接触的表面上提供有防扩散膜。描述了该防扩散膜包括浓度低于GaN势垒层的η型杂质。图5是示出专利文献I公开的传统半导体发光二极管的截面侧视图。如图5所示，传统的GaN半导体发光二极管100在蓝宝石基板101上提供有由η型 GaN构成的第一氮化物半导体层102、具有多量子阱结构的有源层103和由ρ型AlGaN或ρ 型GaN构成的第二氮化物半导体层104。在第一氮化物半导体层102的台面蚀刻的顶表面上形成η型电极106a，在第二氮化物半导体层104的顶表面上形成透明电极层105，并且ρ 型电极106b形成在透明电极层105上。具有多量子阱结构的有源层103示出有交替层叠的四个未掺杂的GaN量子势垒层 103a和五个掺杂有η型杂质的InGaN量子阱层103b。然而，不限制量子势垒层103a和量子阱层103b的材料或数量。例如，在氮化物半导体元件中，量子阱势垒层103a可为了使用从 AlxlInylGanylN Cx^y1=I, O ^ X1 ^ I, O ^ Y1 ^ I)中适当选择，并且量子讲层 103b 可为了使用从Alx2Iny2Gany2N (x2+y2=l, O彡X2彡1，O彡y2彡I)中适当选择,作为能量带隙小于量子阱势垒层103a的材料。另一方面，专利文献2描述了有源层包括η型杂质，并且有源层中的η型杂质在η 层侧的浓度高于P层侧的浓度。图6是示出专利文献2中公开的传统氮化物半导体发光元件的截面侧视图。在图6中，传统氮化物半导体发光元件200包括基板201，其层叠有缓冲层202、未掺杂GaN层203、由掺杂有Si的GaN构成的η型接触层204、η型第一多层膜层205、η型第 二多层膜层206、具有由InGaN/GaN构成的多量子阱结构的有源层207、ρ型多层膜层208 和由掺杂有Mg的GaN构成的ρ型接触层209。构成η型多层膜层206和ρ型多层膜层208 的氮化物半导体的成分和/或层数对于各自的η型和ρ型是不同的。具有多量子阱结构的有源层207具有含多层膜结构的多量子阱结构，其中阱层和 势垒层按顺序交替层叠。为了实现多量子阱结构的最小层叠结构，考虑由一个势垒层和势 垒层的两侧上提供的两个阱层构成的三层结构或者由一个阱层和其两侧上提供的两个势 垒层构成的三层结构。在多量子阱结构中，两侧上的两个最外层用阱层或势垒层构成。此 夕卜，它可构造为使最外层之一是阱层，而另一个最外层是势垒层。此外，在多量子阱结构中， P层侧可用势垒层或阱层结束。[引用列表][专利文献]专利文献1:日本提前公开N0.2005-109425专利文献2:日本提前公开N0.2005-057308
技术实现思路
[技术问题]在上述任何一个传统构造中，对半导体发光元件的发光输出上的改进是可能的。 然而，与η型掺杂浓度和静电放电阈值电压相关的驱动电压通常为折衷选择，并且难于决 定最优化掺杂浓度以及深度方向上浓度分布的最优化方案。而且，在生产工厂中，在半导体 发光元件的连续制造期间，有源层的生长温度或气体成分等不断地偏离，并且生长的晶体 质量发生变化。因此，无法判断所设计的掺杂浓度和深度方向上的浓度分布是否总是最优 化的。具体而言，所设计的掺杂浓度和深度方向上的浓度分布会由于有源层的生长温度和 气体成分上的变化而有很大变化。因此，在制造工厂中，所制造的半导体发光元件的发光输出根据制造日期和生产 时间频繁变动，并且这种现象在采用氮化物半导体的LED中显得尤为突出。本专利技术旨在解决上述的传统问题。本专利技术的目的是提供半导体发光元件的制造方 法，该方法能抑制所设计的掺杂浓度和深度方向上的浓度分布上的制造差异(生产波动)， 且能改善和稳定发光输出，并提供由上述方法制造的半导体发光元件，并且提供采用该半 导体发光元件制造方法的半导体发光元件的制造系统。[解决问题的方案]提供根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法，用于通过MOCVD部分在单晶基板 上形成具有多量子阱结构的发光层且用于形成P型电极和η型电极，该方法包括:电容测量 步骤，其中，在形成P型电极和η型电极后，电容测量部分测量ρ型电极和η型电极之间的 电容；杂质浓度分布计算步骤，其中杂质浓度分布计算部分由所测量的电容计算发光层的 杂质浓度分布；以及第一杂质浓度分布控制步骤，其中第一杂质浓度分布控制部分控制杂 质浓度，以便在形成下一发光层时可获得最大发光输出，以所计算的杂质浓度分布的杂质 浓度的最低值作为特征量，由此来实现上述本专利技术的目的。优选地，在根据本专利技术的半导体发光元件的制造方法中，第一杂质浓度分布控制步骤控制至少在阱层的势垒层和发光层的势垒层中的杂质浓度分布。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，第一杂质浓度分布控制步骤控制为使单一导电类型的杂质浓度分布的范围为5X IO16CnT3至9X 1016cm_3，以其最低值为特征量。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，第一杂质浓度分布控制步骤控制为使单一导电类型的杂质浓度分布为7X 1016cnT3，以其最低值为特征量。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，第一杂质浓度分布控制步骤通过至少在生长阱层的势垒层和发光层的势垒层的生长时控制SiH4气体和/或 SiH(CH3)3气体的流量而控制杂质浓度分布的最小值。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，第一杂质浓度分布控制步骤通过至少在生长阱层的势垒层和发光层的势垒层的生长时控制SiH4气体和/或 SiH(CH3)3气体的引入时间而控制杂质浓度分布的最小值。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，电容测量步骤中测量的电容是通过在P型电极和η型电极之间叠加且施加直流电压和交流电压的至少一种类型所测得的值。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，电容测量步骤中测得的电容是通过在P型电极和η型电极之间叠加且施加脉冲电压和交流电压的至少一种类型所测得的值。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，交流电压的频率为 IOOkHz 至 IOMHz。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，交流电压的振幅为5mV 至 30mV。更优选地，在根据本专利技术的制造半导体发光元件的方法中，直流电压的范围为0.8V至2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造半导体发光元件的方法，用于通过MOCVD部分在单晶基板上形成具有多量子阱结构的发光层且用于形成p型电极和n型电极以给该发光层提供电流，该方法包括：电容测量步骤，其中，在形成该p型电极和该n型电极后，电容测量部分测量该p型电极和该n型电极之间的电容；杂质浓度分布计算步骤，其中杂质浓度分布计算部分由所测量的电容计算该发光层的杂质浓度分布；以及第一杂质浓度分布控制步骤，其中第一杂质浓度分布控制部分控制杂质浓度，从而以所计算的杂质浓度分布的杂质浓度的最低值作为特征量，在形成下一发光层时可获得最大发光输出。
【技术特征摘要】
2011.11.30 JP 2011-2626981.一种制造半导体发光元件的方法，用于通过MOCVD部分在单晶基板上形成具有多量子阱结构的发光层且用于形成P型电极和η型电极以给该发光层提供电流，该方法包括:电容测量步骤，其中，在形成该P型电极和该η型电极后，电容测量部分测量该P型电极和该η型电极之间的电容；杂质浓度分布计算步骤，其中杂质浓度分布计算部分由所测量的电容计算该发光层的杂质浓度分布；以及第一杂质浓度分布控制步骤，其中第一杂质浓度分布控制部分控制杂质浓度，从而以所计算的杂质浓度分布的杂质浓度的最低值作为特征量，在形成下一发光层时可获得最大发光输出。2.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该第一杂质浓度分布控制步骤控制至少在阱层的势垒层和该发光层的势垒层中的杂质浓度分布。3.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该第一杂质浓度分布控制步骤控制为使单一导电类型的杂质浓度分布在5X IO16CnT3至9Χ IO16CnT3的范围内，以其最低值为特征量。4.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该第一杂质浓度分布控制步骤控制为使单一导电类型的杂质浓度分布为7X 1016cnT3，以其最低值为特征量。5.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该第一杂质浓度分布控制步骤通过在至少生长阱层的势垒层和该发光层的势垒层时控制SiH4气体和/或SiH(CH3)3气体的流量而控制该杂质浓度分布的最小值。6.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该第一杂质浓度分布控制步骤通过在至少生长阱层的势垒层和该发光层的势垒层时控制SiH4气体和/或SiH(CH3)3气体的引入时间而控制该杂质浓度分布的最小值。7.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中在该电容测量步骤中测量的该电容是通过在该P型电极和该η型电极之间叠加且施加直流电压和交流电压的至少一种类型所测量的值。8.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该电容测量步骤中测量的电容是通过在该P型电极和该η型电极之间叠加且施加脉冲电压和交流电压的至少一种类型所测量的值。9.根据权利要求7或8的制造半导体发光元件的方法，其中该交流电压的频率为 IOOkHz 至 IOMHz。10.根据权利要求7 或8的制造半导体发光元件的方法，其中该交流电压的振幅为5mV 至 30mV。11.根据权利要求7的制造半导体发光元件的方法，其中该直流电压的范围为0.8V至2.8V，以该P电极作为正极。12.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中该杂质浓度分布为η型杂质浓度分布，并且该杂质为Si。13.根据权利要求1的制造半导体发光元件的方法，其中在该单晶基板上通过该MOCVD 法，由InxGa1J^0〈χ〈0.3)构成的第一层和由GaN构成的第二层交替层叠的多层形成在该发光层的η电极侧，该发光层具有该多量子阱结构，并且该发光层由包括至少In的InyGai_yN(0〈y〈0.3)构成的阱层和由InyAlzGa1^N (O ( y〈0.1，O彡z<0.2)构...
【专利技术属性】
技术研发人员：海原竜，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：
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